[发明专利]负载型金属硫化物催化剂、其制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种负载型金属硫化物催化剂，所述催化剂由活性炭载体和金属硫化物组成，活性炭载体为椰壳活性炭，金属硫化物为过渡金属硫化物Me_xS_y。本发明的负载型金属硫化物催化剂催化性能好。本发明还公开一种上述负载型金属硫化物催化剂的制备方法，原料溶液获得，成本低；催化剂的制备方法精简，便于操作；所得催化剂结合了活性炭和金属硫化物的性能，催化效果好。本发明还公开一种上述负载型金属硫化物催化剂的应用，用于选择性催化还原NO脱硝反应，效果是：可以在较低的温度下实现较好的NO脱出效果(250℃时NO的转化率可以达到99.04％)；工艺简单，工艺参数易于控制，无二次污染；椰壳活性炭利用率高；氧浓度和水汽浓度对反应的影响可克服，实用性强。

技术领域

本发明涉及氮氧化物脱除技术领域，特别地，涉及一种负载型金属硫化物催化剂、其制备方法及其应用。

背景技术

氮氧化物是严重危害人类健康的主要污染物之一，其95％以上成分为NO。据估计，2015年我国燃煤电厂NO_x排放量将达到1310万吨，可见控制NO的排放是极为重要的。随着人类生活水平的不断提高，世界各国都非常重视对含有氮氧化物排放物治理的研究、推广和应用。

NO的直接分解法因具有经济、不消耗NH₃、CO、CH₄等还原剂、不产生二次污染的特点，被认为是最具吸引力的方法。NO分解的反应为虽然NO直接分解为N₂和O₂在热力学范围内达到99％是完全可行的，但是反应活化能高达364kl/mol，氧气阻碍。目前虽然关于NO的直接催化分解方面的研究报道很多，也取得了一定的进展，但仍存在脱硝率低和明显的氧阻抑和水汽阻碍现象。因此需要找到一种合适的催化剂与一种高效的能量来共同作用降低反应的活化能，同时消除氧阻抑和水汽阻碍，使NO直接分解反应能够在低温超氧和水汽条件下高效进行。

本申请的发明人及其课题组一直致力于微波直接催化分解NO脱硝领域的研究。如申请人申请了如下专利。

专利201110451086.6提供一种微波催化选择性还原反应脱硝方法，所述方法包括在微波催化反应器装置的反应管中填充催化剂形成微波催化反应床，被处理气体在通过微波催化反应床时发生气-固反应进行脱硝处理；所述催化剂是以活性炭为基，负载活性组分组成的复合型催化剂；所述负载活性组分为金属及其氧化物或/和过渡金属及其氧化物，负载活性组分负载量的质量比为0.1-15％；所述复合型催化剂填充在微波催化反应器装置的反应管中组成复合型微波催化反应床，被处理气体经过复合型微波催化反应床时，以复合型催化剂中的活性炭为还原剂，与气体中的一氧化氮发生选择催化还原反应，将氮氧化物脱除。该发明具有转化率高、能耗小、节能环保，运行成本低、无二次污染等优点。

专利CN201110451218.5提供一种二段微波催化反应床脱硝方法，所述方法包括在微波催化反应器装置的反应管中填充催化剂形成微波催化反应床，被处理的气体在通过微波催化反应床时发生气-固反应进行脱硝处理；所述微波催化反应床为两个独立的相互串联的微波催化反应床，第一段微波催化反应床的催化剂为Cu-HZSM-5或Mn/MgFe₂O₄催化剂；第二段微波催化反应床的催化剂为活性炭或活性炭负载MnO、CuO或CeO-CuO、MgO-FeO_x、CeO-ZrO₂的催化剂；被处理气体顺序通过第一段和第二段微波催化反应床，先后发生直接分解反应和选择性还原反应，将氮氧化物脱除。该发明具有无二次污染、无腐蚀、转换率高、能耗小、节能环保，而且运行成本低等优点。